基于ME8S003實現(xiàn)WS2812 LED調(diào)光快速解決方案

ws2812驅(qū)動相信有不少人都用過，大家對這款彩色LED真的是又愛又恨，愛的是它它使用簡單，采用單總線通信方式，節(jié)約IO口，而且可以多級串聯(lián)。而普通的彩色LED不是共陰就是共陽，每個顏色一個引腳，一般都是用PWM驅(qū)動，想要控制亮度、顏色就要分別控制每個引腳上的PWM占空比，想要驅(qū)動多個LED就更麻煩了。恨的是ws2812對時序的要求比較高，對低速單片機不太友好而且開發(fā)比較復(fù)雜。

今天我們就針對基于ME8S003硬件PWM如何快速實現(xiàn)控制ws2812的驅(qū)動。其中ME8S003提供的2路PWM模塊可以輕松實現(xiàn)當(dāng)下流行的LED驅(qū)動WS2812的通信，不需要過多占用CPU時間。敏矽微提供整套軟、硬件解決方案，幫助用戶快速開發(fā)；

1、概述

“WS2812”解決方案

ME8S003是內(nèi)嵌8051兼容的1T高性能8位微控制器。該系列控制器具有高性能、高適應(yīng)范圍和超低成本特點。內(nèi)置48MHz主時鐘和獨立的低速（30K/1.5M可切換）時鐘，常用外設(shè)8路1M高速12位的ADC轉(zhuǎn)換器，允許4路輸入2個比較器，2+3通道PWM，2個UART串口，SPI接口，I2C總線接口，3通用16位計數(shù)器/定時器。低功耗支持深度睡眠和掉電模式。提供M2調(diào)試端口，實現(xiàn)系統(tǒng)仿真。

2、WS2812基本說明

“WS2812”快速解決方案

WS2812B是一款全彩LED控制IC，單總線控制,何為單總線我的理解就是數(shù)據(jù)線在一根線上傳輸?shù)目刂品绞骄褪菃慰偩€。

WS2812是一個集控制電路與發(fā)光電路于一體的智能外控LED光源，外形一般為5050封裝，每個LED燈珠為一個像素點，支持RGB無極調(diào)色，同時每顆燈珠內(nèi)部集成有智能數(shù)字接口數(shù)據(jù)鎖存信號整形放大驅(qū)動電路，還包含有高精度的內(nèi)部振蕩器和可編程定電流控制部分，有效保證了像素點光的顏色高度一致。

3、ME8S003使用PWM實現(xiàn)數(shù)據(jù)移位輸出

“WS2812”快速解決方案

ME8S003內(nèi)嵌一個PWM模塊，可以支持兩個獨立的16位PWM輸出。同時還可以配置成為兩個定時器，或者兩路PWM合并支持載波輸出（如實現(xiàn)38K Irda應(yīng)用），或者配置兩個不同的PWM輸出來對應(yīng)bit數(shù)據(jù)0/1并合并在一起，從而實現(xiàn)使用PWM進行bit流數(shù)據(jù)的移位輸出。

下面我們將討論如何使用PWM模塊實現(xiàn)bit流數(shù)據(jù)的移位輸出：

首先，我們將對PWM0和PWM1進行周期和占空比分別配置，其中PWM0的周期（PWM0CRCH/ PWM0CRCL）和占空比（PWM0CCH/ PWM0CCL）將用來代表數(shù)據(jù)0，PWM1的周期（PWM1CRCH/ PWM1CRCL）和占空比（PWM1CCH/ PWM1CCL）將用來代表數(shù)據(jù)1。0和1的周期和占空比是不同的，以WS2812應(yīng)用為例，PWM0的周期和占空比分別為1.2us和0.3us，PWM0的周期和占空比分別為1.2us和0.9us。

當(dāng)我們使能PWM的數(shù)據(jù)移位功能時，要輸出數(shù)據(jù)0，PWM移位輸出管腳（PWMSHT）就PWM0配置的波形；要輸出數(shù)據(jù)1，PWM移位輸出管腳就PWM1配置的波形。

最后的問題就是如何連續(xù)輸出一個bit數(shù)據(jù)流。ME8S003 PWM為這個移位功能設(shè)置一個乒乓緩存（PWMSHIFTDAT0/ PWMSHIFTDAT1），我們只需要來回切換并不斷把需要發(fā)出的數(shù)據(jù)喂入乒乓緩存即可。

當(dāng)所有數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束，關(guān)閉PWM。

4、WS2812控制實程

“WS2812”快速解決方案

ME8S003提供了全套的驅(qū)動，其中關(guān)于PWM 移位數(shù)據(jù)功能有PWM配置函數(shù)和PWM數(shù)據(jù)移位輸出函數(shù)；

PWM配置函數(shù)：

voidPWM_DataShift_Cfg(unsignedlongcyclefreq,unsignedcharduty0inpercentage,unsignedcharduty1inpercentage)
cyclefreq：PWM周期頻率，單位hz
duty0inpercentage：數(shù)據(jù)0輸出占空比的百分比
duty1inpercentage：數(shù)據(jù)1輸出占空比的百分比
voidPWM_DataShift_Cfg(unsignedlongcyclefreq,unsignedcharduty0inpercentage,unsignedcharduty1inpercentage)
{
unsignedlongtemp,temp1;
unsignedcharclkshift;
clkshift=(PWMCON0 0x07)+1;
if(clkshift>2)
temp=SystemClock>>clkshift;
else
temp=SystemClock;
temp=temp/cyclefreq;
PWM0CRCL=temp 0xFF;
PWM0CRCH=(temp>>8) 0xFF;
PWM1CRCL=PWM0CRCL;
PWM1CRCH=PWM0CRCH;
temp1=(temp*duty0inpercentage)/100;
PWM0CCL=temp1 0xFF;
PWM0CCH=(temp1>>8) 0xFF;
temp1=(temp*duty1inpercentage)/100;
PWM1CCL=temp1 0xFF;
PWM1CCH=(temp1>>8) 0xFF;
set_PWMCON1_SHIFTDIR;
}

PWM數(shù)據(jù)移位輸出函數(shù)：

voidPWM_DataShift(unsignedchar*dataptr,unsignedcharlen)
dataptr：輸出數(shù)據(jù)起始指針
len：數(shù)據(jù)長度
voidPWM_DataShift(unsignedchar*dataptr,unsignedcharlen)
{
PWMSHIFTDAT0=*dataptr++;
PWMSHIFTDAT1=*dataptr++;;
PWM_DATASHIFT_START;
len-=2;
//shiftalldata
while(len)
{
if(PWMSTA_DAT0BF==0)
{
PWMSHIFTDAT0=*dataptr++;
len--;
}
if(len==0)break;
if(PWMSTA_DAT1BF==0)
{
PWMSHIFTDAT1=*dataptr++;
len--;
}
}
while(PWM_DATASHIFT_BUSY);
PWM_DATASHIFT_STOP;
}

3個WS2812 驅(qū)動的LED燈實例程序：

Main.c
//-----------------------------------------------------------------------------
//Includes
//-----------------------------------------------------------------------------
#include"me8s003.h"http://SFRdeclarations
#include"io_mux.h"
#include"sfr_macro.h"
#include"sys.h"
#include"pwm.h"
//-----------------------------------------------------------------------------
//main()Routine
//-----------------------------------------------------------------------------
//3ledunsignedcharcolor_data[9]={0xFF,0x80,0x40,0x40,0xFF,0x80,0x80,0x40,0xFF};
unsignedcharmax_data_no=9;
unsignedintdata_index;
voidmain(void)
{
Modify_System_Clock(HCLK_48M);
P0_5_INIT(P0_5_PIO);
P0_Output_Enable(IO_BIT5);
P1_2_INIT(P1_2_PWMSHT);
PWM_Init(PWM_CLK_DIVIDED_BY_1);
PWM_DataShift_Cfg(833000,25,75);//833K=~1.2usPWMcycle,25%=~0.3us,75%=~0.9us
while(1)
{
//shiftdata
PWM_DataShift(color_data,max_data_no);
//preparenextdata
for(data_index=0;data_index<=max_data_no;data_index++)
????????{
????????????color_data[data_index]=color_data[data_index]+1;
????????}
????????P0_5?=!P0_5;?????????????????????//?Turn?onoff?LE
????????Ddelay(800);?//Reset,?>80us
}
}

來源：敏矽MCU

審核編輯：湯梓紅